质点运动动力学1.ppt

大学物理,李宏荣,2008-2-26,一.什么是物理学,物理学是研究物质世界最基本形态的科学,物理学研究的范围物质世界的层次和数量级,物理学(Physics),质子10-15m,空间尺度：,类星体1026m,时间尺度：,基本粒子寿命10-25s,宇宙寿命1018s,绪论,1041m,1043s,最小的细胞,原子,原子核,基本粒子,DNA长度,星系团,银河系,最近恒星的距离,太阳系,太阳,山,哈勃半径,超星系团,人,蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次,标准宇宙模型给出的宇宙起源与基本粒子标准模型给出的物质组成是一致的,按空间尺度划分：量子力学经典物理学宇宙物理学,按速率大小划分：相对论物理学非相对论物理学,牛顿力学(Mechanics)研究物体机械运动的基本规律,电磁学(Electromagnetism)研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律,热力学(Thermodynamics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现,相对论(Relativity)研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律,量子力学(Quantummechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律,二.物理学的五大基本理论,三.物理学与技术科学,物理学的三次重大突破，最终都导致了生产力的大飞跃,1.热学的研究（18世纪下半叶）,2.电磁感应的研究，电磁学理论的建立（19世纪中）,电气化的进程，提供了第二种模式,热机的发明和使用，提供了第一种模式,3.相对论、量子力学的建立（1900-1930年）,使物理学进入高速、微观的世界,核物理,核能的利用,原子物理,激光,半导体、固体、材料物理,晶体管，电子计算机,4.20世纪末物理晴朗天空的两朵乌云,*当今物理学和科学技术的关系,两种模式并存，相互交叉，相互促进,最终导致了相对论、量子力学,四.怎样学习大学物理学,著名物理学家费曼说：,著名物理学家爱因斯坦说：,学习的观点：从整体上逻辑地、协调地学习物理学，了解物理学中各个分支之间的相互联系。,学习的关键：,学习的重点：,物理模型数学表述研究方法与适用条件,悟物穷理,五.本学期的学习任务和教学要求,任务：,听课：信息量较大，进度较快，范围较宽,要求：重视分析，抓住主线，学会归纳，深化提高,教材：大学物理吴百诗科学出版社,经典力学,狭义相对论,电磁学,答疑时间安排（从第二周开始）：,每周一至周四晚7：3010:00,地点：中二楼3224,教学指导书及作业,作业两本8.00元,通知,期中考试时间:12-13周,成绩比例为10%作业占总成绩比例为10%,第一部分：力学,1、力学是物理学学习的基础，必须掌握这一部分的知识、思想和方法,2、内容：质点运动学（难点）、质点动力学刚体运动学、刚体动力学（难点）,3、学习提示：物理过程、运动、动力学方程、微分变换等,第1章质点运动学,激光波长基准装置,1.1质点位置的确定方法,一.质点运动学的基本概念,质点：有质量而无形状和大小的几何点。突出了质量和位置,质点系:若干质点的集合。,x,y,z,O,P,参照物,参考系：,二.确定质点位置的常用方法,1.直角坐标法P(x,y,z),参照物,2.位矢法,表示。,位矢的大小为：,位矢的方向用方向余弦表示，则有：,参考物,质点某时刻位置P(x,y,z)由位矢,两个独立坐标,3.自然坐标法,已知质点相对参考系的运动轨迹时，常用自然法。,4.运动学方程(函数),直角坐标下,自然坐标下,已知运动学方程，可求质点运动轨迹、速度和加速度,意义:,一质点作匀速圆周运动，半径为r，角速度为。,以圆心O为原点。建立直角坐标系OXY，O点为起始时刻，设t时刻质点位于P（x,y），用直角坐标表示的质点运动学方程为,位矢表示为,自然坐标表示为,例,解,求,用直角坐标、位矢、自然坐标表示的质点运动学方程。,1.2质点的位移、速度和加速度,一.位移,位移矢量反映了物体运动中位置(距离与方位)的变化。,讨论,(1)位移是矢量（有大小，有方向）,位移不同于路程,(2)位移与坐标的变化无关,(3),与r的区别,x,y,z,O,P,P,O,O,分清,但,二.速度,(描述物体运动状态的物理量),1.平均速度,o,2.瞬时速度,A,B,B,讨论,(1)速度有矢量性、瞬时性和相对性。,(2)注意速度与速率的区别,三.加速度,1.平均加速度,2.瞬时加速度,讨论,(1)加速度反映速度的变化（大小和方向）情况。,A,B,O,(2)加速度的方向总是指向轨迹曲线凹的一面。,1.3用直角坐标表示位移、速度和加速度,一.位移,x,y,z,O,时